Este proyecto de investigación propone un estudio experimental complementado con modelado matemático y caracterización microestructural así como el desarrollo de nuevas metodologías para procesar información experimental de evolución térmica y microestructural para generar modelos de crecimiento de grano que puedan ser incorporados como algoritmos en software CFD con el propósito de simular de una manera más apegada a la realidad experimental la cinética de crecimiento de granos equiaxiales durante su solidificación. La disponibilidad de estos modelos y los resultados experimentales asociados facilitaría asimismo la validación de cálculos realizados mediante aproximaciones alternativas como Celular autómata (CA) y phase field modeling (PFM) acoplamientos CA-PFM y otros planteamientos basados en aproximaciones de cálculo aun en desarrollo. El proyecto contempla el diseño, construcción y validación mediante experimentación y simulación realizada mediante software CFD de un arreglo experimental que permita la solidificación unidireccional en el sentido radial de probetas cilíndricas conteniendo un metal o aleación liquida durante su enfriamiento y solidificación. El dispositivo debe ser capaz de generar muestras resultantes de procesos de solidificación continua e interrumpida bajo diferentes condiciones de enfriamiento. Se contempla también la elaboración de algoritmos para procesar numéricamente las curvas de enfriamiento para generar información cuantitativa de la evolución de la fracción solida de la muestra y su validación mediante experimentación con muestras empleando solidificación continua e interrumpida. También se realizará el planteamiento de una propuesta metodológica que permita obtener y comparar modelos de crecimiento equiaxial eutéctico y dendritico a partir de la información experimental obtenida del dispositivo construido y de mediciones de la densidad de granos obtenidas bajo diferentes condiciones de velocidad de enfriamiento lo cual permitirá estudiar a mayor profundidad los mecanismos de crecimiento y transferencia de calor que controlan este proceso._x000D_ El trabajo experimental comprende el diseño y construcción del dispositivo, la validación térmica del enfriamiento unidireccional, la obtención de la evolución de fracción solida mediante el procesamiento numérico de curvas de enfriamiento y su validación mediante la evaluación metalográfica de la evolución de la fracción solida en diferentes momentos de la solidificación empleando aluminio de pureza comercial y la realización de estudios de cinética de crecimiento de grano para obtener modelos de crecimiento para las aleaciones eutécticas e hipoeutecticas de dos sistemas de aleación: Al-Si y Al-Cu. _x000D_

El conocimiento científico existente sobre la cinética de crecimiento de granos equiaxiales eutécticos y dendriticos es aún incompleto ya que se requiere de metodologías teórico-experimentales sistematizadas para generar modelos de crecimiento de grano que puedan ser utilizados en diversos sistemas de aleación ya sea para incorporarse como parte de los algoritmos de computo o bien con fines de validación y ajuste de teorías en desarrollo mediante las diferentes aproximaciones de modelado determinísticos y determinístico-probabilístico. El proyecto propuesto permitirá desarrollar un dispositivo experimental y una metodología que facilitará la adquisición de nuevos conocimientos sobre la cinética de crecimiento de grano durante la solidificación en función las condiciones de enfriamiento y de la naturaleza del sistema de aleación bajo estudio. Un estudio sistemático para probar la efectividad de diferentes modelos y métodos para describir de manera realista la evolución de la fracción solida y la cinética de solidificación equiaxial eutéctica y dendritica no ha sido reportado en la literatura. La metodología a desarrollar deberá constituir el estado del arte en obtención y procesamiento de información experimental para generar descripciones cuantitativas de la evolución de fracción solida y modelos de crecimiento equiaxial eutéctico y dendritico durante la solidificación.